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Der ungünstige Effekt tritt beim Zurückfahren des Füllschuhes in
die Ausgangsstellung auf. Beim Überstreifen der hinteren Kante des Füllschuhes über
die zur Schiebe-Richtung senkrechten Kanten der Form wird ein Teil des Pulvers an
der Oberfläche durch Abstreifen wieder mit zurückgenommen. Es baut sich, in Schiebe-Richtung
gesehen, infolge der Kohäsionskräfte im Pulver und der Adhäsion des Pulvers an dem
Füllschuh
vor einer Kante in der Form eine Pulver-Anstauung auf
und tritt in Schiebe-Richtung nach einer Kante in der Form eine Pulver-Verminderung
auf. Diese Unterschiede in der Füllung sind um so unerträglicher, je mehr Kanten
in Schiebe-Richtung überstrichen werden; bei einer ringförmigen Form sind es z.
B. vier Kanten. Sie führen zu Dichte-Unterschieden bei den Kaltpreßteilen und infolgedessen
zur Qualitäts-Verschlechterung der Sinterteile. Die prozentuale Abweichung vom Soll-Maß
erhöht sich mit abnehmender Dicke der Teile. Dünne Ringscheiben, z. B. für Kupplungen,
sind besonders empfindlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
durch das eine Preßform so befüllt werden kann, daß die vorerwähnten Nachteile,
die insbesondere mit dem Auftreten des »Füllschatten-Effektes« verbunden sind, vermieden
werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Verfahren der eingangs
erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß während des Füllvorganges die
gesamte, die Öffnungsfläche der Form überragende Pulvermenge im wesentlichen radial
verschoben wird.
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Vorzugsweise wird die die Öffnungsfläche der ringförmigen Form überragende
Pulvermenge durch eine Drehbewegung mit überwiegend radialer Komponente von innen
nach außen verschoben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat bei im wesentlichen drehsymmetrischen
Formen die Vorteile, daß alle Radlalschnitte der auf diese Weise entstehenden Formkörper
das gleiche Profil haben und daß z. B. die sehr flachen, ringförmigen Formen, die
für die Herstellung von gesinterten Reibbelägen für Lamellen-Kupplungen oder -Bremsen
benötigt werden, nunmehr mit nahezu der dem Schüttgewicht entsprechenden, berechneten
Pulvermenge gefüllt werden, so daß jeder folienartige Belag nach dem Preßvorgang
nur sehr kleine Parallelitätsschwankungen und eine sehr gleichmäl3ige Dichteverteilung
aufweist. Die Dickeschwankungen sind in den Herstellungsserien auch beträchtlich
verringert. Diese Vorteile sind ebenfalls vorhanden, falls die Formkörper und die
Formen keinen kreisförmigen Umriß haben, sondern Vielecke sind.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigte Teile können
daher innerhalb sehr enger Toleranzen hergestellt werden, was sich sehr kostengünstig
auf den Materialverbrauch und auf die Arbeitszeit der nachfolgenden Arbeitsgänge
auswirkt.
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Gegebenenfalls lassen sich einige der nachfolgenden Arbeitsgänge sogar
einsparen.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorgesehene
Vorrichtung zum Füllen von Preßformen mit pulverförmigem Material mit einer auf
einem Matrizentisch einer Presse verschiebbaren, die Pulvermenge enthaltenden Füll-Einrichtung
und einer in der Füll-Einrichtung befindlichen, drehbaren Pulver-Bewegungs-Einrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Füll-Einrichtung einen die Pulvermenge aufnehmenden
Füllschacht mit verschließbaren Auslaßöffnungen umfaßt, die in einen tiefer gelegenen,
zum Matrizentisch offenen Raum führen, in dem die in Richtung der Auslaßöffnungen
offene, mit Abstreifern für die Öffnungsfläche der Form versehene, um eine zur Öffnungsfläche
senkrechte Achse drehbare und an die Öffnungsfläche vertikal annäherbare Bewegungs-Einrichtung
angeordnet ist.
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Die zu füllende Pulvermischung wird in dem unten geschlossenen Füllschacht
über die Form gebracht.
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Durch Senken der Füll-Einrichtung oder Anheben der
Presse wird die
Bewegungs-Einrichtung vertikal an die Öffnungsfläche der Form angenähert und mit
den Öffnungsrändern der Form in Berührung gebracht sowie die Auslaßöffnungen im
Füllschacht geöffnet. Die für die Füllung vorgesehene Pulvermenge fällt aus dem
Füllschacht im wesentlichen senkrecht nach unten in den von der Bewegungs-Einrichtung
eingenommenen Füllraum und gelangt von dort in die Form.
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Die herkömmliche Rüttelbewegung des Füllschuhes selbst oder einer
in ihm beweglich angebrachten Rüttelvorrichtung ist nun ersetzt durch eine vorzugsweise
elektro-hydraulisch bewirkte Drehbewegung der in einer Ausführungsform der Vorrichtung
zellenradähnlichen Bewegungs-Einrichtung, deren Arme als Abstreifer mit einer entgegen
der Drehrichtung zurückgebogenen, mit einem Anstellwinkel zur Senkrechten versehenen
Schaufelform ausgebildet sind.
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Das im Füllraum über der Öffnungsfläche befindliche Pulver wird bei
Drehung der Bewegungs-Einrichtung durch die Flügelarme nach außen getrieben und
gleichmäßig in die Preßform eingestrichen. Dabei wird das Pulver von den Flügelarmen
in radialer Richtung von innen nach außen und zusätzlich in Umfangsrichtung verschoben,
ein Überschuß gegen die Außenkante der Form abgestreift und die Pulveroberfläche
in der Form rundum glattgestrichen.
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Infolge dieser Verfahrensweise besitzen bei im wesentlichen kreisförmigen
Formen alle Radial-Schnitte das gleiche Profil.
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Das beim Füllen überschüssige Pulver wird nach außen bewegt und kann
von z. B. an der Füll-Einrichtung vorgesehenen, taschenartigen Räumen aufgenommen
werden. Nach Beenden des Füllvorganges wird durch Trennen der Fülleinrichtung mit
der Bewegungseinrichtung von der Form die Auslaßöffnung des Füllschachtes geschlossen
und die Pulveroberfläche in der Form freigegeben, so daß die Form von keinem Teil
der Füll- oder Bewegungs-Einrichtung abgestreift wird, während sich die Füll-Einrichtung
wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt.
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Der Füllschatten-Effekt kann daher nicht mehr auftreten. Hiermit
ist gleichzeitig eine bedeutende Qualitätsverbesserung der in ringförmigen Formen
hergestellten Preßteile verbunden, da nun in allen Radialrichtungen Parallelität
und Dichte übereinstimmen.
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Da die Auslaßöffnungen des Füllschachtes erst über der Form geöffnet
werden, kann beim Transport des Pulvers zur Form, also bereits vor dem Füllen, kein
Pulver auf die Füllbahn gelangen, so daß auch dieser Nachteil beseitigt ist. Vorzugsweise
wird es so eingerichtet, daß die Freigabe des Pulverauslasses durch Berührung von
Teilen der Füll- oder Bewegungs-Einrichtung mit Teilen des Matrizentisches erst
bei der vertikalen Annäherung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an den Matrizentisch
bewirkt wird. Hierzu ist zweckmäßigerweise die Füll-Einrichtung mit einem Rahmen
ausgestattet, mit dem sie horizontal und vertikal gegenüber dem Formhohlraum der
Presse führbar ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in
denen Ausführungsbeispiele der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
benutzten Vorrichtungen erläutert und schematisch dargestellt sind. Es zeigt F i
g. 1 ein Schema des Ablaufes des erfindungsgemäßen
Arbeitsverfahrens,
Fig.2 einen Querschnitt durch die schematisch dargestellte Seitenansicht einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Betätigung durch Anheben des
Matrizentisches, Fig.3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 2, F i g. 4
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in einem Querschnitt durch die
schematische Seitenansicht mit Betätigung durch Rahmenabsenkung, Fig.S eine Draufsicht
auf die Vorrichtung der Fig. 4, F i g. 6a, 6b, 6c eine schematische Darstellung
eines nach dem bekannten Abstreif-Füllungs-Verfahren hergestellten Preßkörpers in
einer Draufsicht und in zwei zueinander senkrechten Radialschnitten, F i g. 7a,
7b, 7c eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Preßkörpers in einer Draufsicht und in zwei zueinander senkrechten
Radialschnitten.
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In dem in F i g. 1 dargestellten Ablaufschema des Verfahrens sind
ungefähr gleichzeitig ablaufende Vorgänge nebeneinander und zeitlich nacheinander
ablaufende Vorgänge untereinander aufgeführt. Die Pfeile in den Kästchen zeigen
die Bewegungsrichtung der Vorrichtung an. Das Verfahren wird eingeleitet bzw.
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abgeschlossen durch die horizontal gerichtete Bewegung der Füll-Einrichtung
vom Füllbunker über die Preßform hin bzw. von der Preßform weg zum Füllbunker zur
Neufüllung zurück. Über der Form werden die Bewegungs-Einrichtung und die Formoberfläche
in vertikaler Richtung einander angenähert bzw.
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voneinander entfernt entweder durch Absenken bzw.
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Anheben der Füll-Einrichtung oder durch entsprechende Hebe- bzw. Senkbewegungen
der Form. Wenn sich die Bewegungs-Einrichtung während des Füllens in Berührung mit
der Formoberfläche befindet, dreht sich die Bewegungs-Einrichtung, wodurch das Pulver
durchmischt, die Form mit dem Pulvervollständig gefüllt, die Pulveroberfläche in
der Form glattgestrichen und das überschüssige Pulver abgestreift wird.
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Die in den F i g. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Füll-Verfahrens umfaßt eine Füll-Einrichtung 10, eine Bewegungs-Einrichtung
12 und Mittel 14 zur Führung der Füll-Einrichtung 10.
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Zur Füll-Einrichtung 10 gehört ein Rahmen 16, in dem ein Füllschacht
18 derart zentrisch angeordnet ist, daß seine Vertikalachse mit der Drehachse der
Bewegungs-Einrichtung 12 übereinstimmt. Der Füllschacht 18 ist in eine mit dem Rahmen
16 fest verbundene Blechhalterung 19 eingeschweißt.
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Der Rahmen 16 ist über Gleitstücke oder Rollen 20 auf einer mit der
Presse fest verbundenen Führungsbahn 21 horizontal beweglich abgestützt. Für die
Hin-und Herbewegung in horizontaler Richtung ist am Rahmen 16 ein Verbindungsstück
22 für den Gabelkopf eines nicht gezeichneten Zug- und Druckorgans vorgesehen.
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In einer zylindermantelförmigen Führungsfläche 23 am Rahmen 16 ist
die Bewegungs-Einrichtung 12 drehbeweglich und vertikal beweglich geführt. Zur Begrenzung
der Vertikalbewegung der Bewegungs-Einrichtung 12 nach unten hin ist am Rahmen 16
noch eine Anschlagfläche 24 vorgesehen, auf der die Bewegungs-Einrichtung während
der Horizontal-Bewegung der Füll-Einrichtung 10 ruht.
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Die Bewegungs-Einrichtung 12 umfaßt eine horizon-
tal um den Füllschacht
18 herum angeordnete, in die Führungsfläche 23 eingepaßte Tragscheibe 25 und eine
mit der Tragscheibe 25 fest verbundene, den Füllschacht 18 hülsenartig umgebende
und auf ihm gleitfähig angeordnete Nabe 26 sowie an der Scheibe 25 und an der Nabe
26 befestigte, im Kreis um die Nabe 26 gleichmäßig verteilt angeordnete Abstreifer
27. Die Abstreifer 27 sind vorzugsweise schaufelartig mit einem Anstellwinkel zur
Senkrechten gebogen und aus einem abriebbeständigen Werkstoff hergestellt. Um die
Bewegungs-Einrichtung 12 in Drehung versetzen zu können, ist auf der Tragscheibe
25 an ihrem äußeren Rand ein Zahnkreis 28 mit einer Innenverzahnung angebracht,
in die ein Ritzel 29 eines kleinen, auf der Blechhalterung 19 befestigten Motors
30 eingreift.
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Der Füllschacht 18 ist an seinem Boden mit einem Auslaufkonus 31
und in der an den Boden angrenzenden Wand des Füllschachtes mit ringsherum verteilten
Auslauf-Öffnungen 32 versehen. Den in Bodennähe der Füllschachtwand vorgesehenen
Öffnungen 32 entsprechend weist die Nabe 26 Öffnungen 33 auf.
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Die Füll-Einrichtung 10 mit der Bewegungs-Einrichtung 12 befindet
sich über einem Matrizentisch 13 einer Presse, in dem eine Form 11 durch senkrechte
Verschiebung eines Tischteiles ausgebildet wird.
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In der Fig.2 sind links der Mittellinie Füll- und Bewegungs-Einrichtung
und Tisch 13 in dem Zustand dargestellt, in dem die Teile des Tisches noch nicht
zur Bildung der Form 11 gegeneinander verschoben sind.
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Die Abstreifer 27 der Bewegungseinrichtung 12 folgen der Bewegung
des Tischteiles nach unten so weit, bis die Tragscheibe 25 auf der Anschlagfläche
24 aufsitzt. Dabei gleitet die Nabe 26 so weit herunter, daß die Füllschachtslöcher
32 durch die Nabenwand in der Art eines Schieberverschlusses verschlossen werden.
Nachdem durch entsprechende Bewegung die Form 11 gebildet worden ist, wird die in
Fig.2, rechte Seite, gezeigte Lage hergestellt, die die Vorrichtung kurz vor dem
eigentlichen Füllvorgang und kurz nach dessen Abschluß einnimmt.
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Nachdem die Füll-Einrichtung 10 über die Form 11 und die Umgebung
der Form in Berührung mit der Unterseite der Füll-Einrichtung gebracht worden ist,
beginnt der Füllvorgang. Durch das Anheben der Umgebung der Form 11 wird die Bewegungseinrichtung
ebenfalls so weit angehoben, bis die Löcher 32 und 33 miteinander fluchten, so daß
die Pulvermischung aus dem Füllschacht 18 zwischen die Abstreifer 27 der Bewegungs-Einrichtung
einfließen kann, wobei der Konus 31 für gute Entleerung des Füllschachtes sorgt.
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Sobald die Füll-Einrichtung 10 auf dem Rand der Form aufsitzt und
die Abstreifer 27 die Oberfläche des Matrizentisches berühren, beginnt sich die
Bewegungs-Einrichtung 12 zu drehen. Das Ritzel 29 des Motors 30 kann vorteilhaft
axial verschiebbar angeordnet oder mit entsprechender axialer Länge ausgebildet
sein, so daß das Ritzel 29 mit dem Zahnkreis 28 bei der vertikalen Verschiebung
in Eingriff bleibt.
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Nachdem die Abstreifer 27 das Pulver in die Form 11 eingestrichen
und die Pulveroberfläche in der Form geglättet haben, wird das überschüssige Pulver
in am Rahmen 16 vorgesehene, taschenförmige Aufnahmeräume 34 eingestrichen, von
denen es abgeführt werden kann.
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Die Mindest-Drehbewegung der Abstreifer 27 hängt von ihrem Anstell-Winkel
zum Radius und dem radialen Abstand von Innen- und Außenrand der Form ab.
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In den F i g. 4 und 5 ist eine weitere Vorrichtung zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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Diese Vorrichtung umfaßt eine Füll-Einrichtung 40, eine Bewegungs-Einrichtung
42 und Mittel 44 zur horizontalen und vertikalen Führung der Füll-Einrichtung 40.
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Zur Füll-Einrichtung 40 gehören ein Außenrahmenteil 46 und ein unterhalb
und innerhalb desselben angeordneter Innenrahmenteil 47, die durch Stege 48 fest
miteinander verbunden sind. Am Rahmenteil 46 ist für die Anbringung eines Gabelkopfes
eines nicht gezeichneten, für die Bewirkung der Horizontal-Bewegung der Füll-Einrichtung
40 benötigten Zugorgans ein Verbindungsstück 49 vorgesehen. Innerhalb der Rahmenteile
46/47 ist ein Füllschacht 50 derart angeordnet, daß er gleichzeitig als Nabe für
die Bewegungs-Einrichtung 42 dient. Nach oben hin ist der Rahmenteil 46 durch ein
Blech 51 abgedeckt, in dem eine ausreichende Öffnung für die Drehung des als Nabe
dienenden Füllschachtes 50 gelassen ist.
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Die Bewegungs-Einrichtung 42 umfaßt eine obere Tragscheibe 52 und
eine untere Tragscheibe 54, die im wesentlichen kreisförmig und mit dem Füllschacht
50 fest verbunden sind. Die Tragscheibe 52, die auf dem Innenrahmenteil 47 gleitfähig
gelagert ist, trägt an ihrem äußeren Umfang einen Zahnkranz 56 mit einer Kegelverzahnung.
In diese Verzahnung greift ein Kegelritzel 57 eines am Außenrahmenteil 46 befestigten
Motors 58 ein. Die Zuleitungen des vorzugsweise als Hydraulik-Antrieb ausgeführten
Motors 58 sind mit 59 bezeichnet. An der unteren Tragscheibe 54 sind, auf einem
Kreise um den Füllschacht 50 gleichmäßig verteilt, den Abstreifern 27 ähnliche Abstreifer
60 angebracht, die sich nach außen bis zu dem Innenrahmenteil 47 erstrecken und
zwischen einander nach oben hin zum Füllschacht 50 und unten hin zum Matrizentisch
41 offene Räume bilden. Zusammengenommen bilden diese Räume einen Raum, der rundherum
von dem Innenrahmenteil 47 und nach oben hin teilweise von der Tragscheibe 54 begrenzt
wird. In diesen Raum wird das herantransportierte Pulver zunächst aus dem Füllschacht
50 entleert.
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Dabei tritt das Pulver durch die Öffnung 62 hindurch, die im mittleren
Teil der unteren Tragscheibe 54 und damit im Boden des Füllschachtes 50 ausgebildet
und durch ein Ventil 64 verschließbar ist. Das Ventil 64 steckt mit seinem Schaft
65 derart in einer unter dem Füllschacht 50 angeordneten, durch sich nach unten
erstreckende Fortsetzungen der Tragscheibe 54 gebildeten Halterung, daß ein Teil
dieses Schaftes 65 die Abstreifer 60 und den Innenrahmenteil 47 nach unten hin überragt.
Der den Boden des Füllschachtes 50 bildende Teil des Ventils ist zur Erleichterung
der Füllung als Auslaßkonus ausgeführt. Beim Schließen sitzt das Ventil auf dem
ebenfalls konisch ausgebildeten, unteren Teil der Innenwand des Füllschachtes 50
auf.
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Die Mittel 44 zur horizontalen und vertikalen Führung der Füll-Einrichtung
40 umfassen vertikal zum Matrizentisch 41 mit einer Form 43 führbare Führungsschienen
66, die mit Hilfe von an der Presse befestigten Hydraulik-Elementen 68 mit Druckölzuführung
69 angehoben und abgesenkt werden können. Als Gewichtsausgleich sind Druckfedern
70 vorgesehen. Auf den Führungsschienen 66 ist die Füll-Einrichtung 40 mit der Bewegungs-Einrichtung
42 vermittels am Außenrahmen 46 befestigten Rollen 72 horizontal über die Form 43
verschiebbar.
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Nachdem die Füll-Einrichtung 42 über die Form 43
gebracht worden ist,
wird sie durch Absenken der Schienen 66 vertikal an die Form 43 angenähert. Hierbei
kommt der überragende Teil des Ventilschaftes 65 mit dem Matrizentisch 41 in Berührung,
so daß der Ventilschaft 65 angehoben und das Ventil 64 geöffnet wird, wodurch sich
der Füllschacht 50 entleert.
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Sowie die Abstreifer 60 die Formoberfläche berühren, beginnt sich
die Bewegungsvorrichtung zu drehen, so daß das herunterrieselnde Pulver gut durchmischt
und in der Form 43 verteilt wird; anschließend wird die Pulveroberfläche in der
Form 43 von den Abstreifern 60 glattgestrichen und gegebenenfalls überschüssiges
Pulver in dafür am Rahmenteil 47 vorgesehene, taschenartige Räume 74 überführt.
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Nach Füllung der Form 43 wird die Füll-Einrichtung 40 mit der Bewegungs-Einrichtung
42 durch Betätigung der Hydraulik-Elemente 68 wieder angehoben, wodurch die Abstreifer
60 von der Pulveroberfläche in der Form 43 frei kommen und wodurch das Schaftende
65 frei kommt, so daß das Ventil 64 geschlossen wird.
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Das am Verbindungsstück 49 angreifende, nicht gezeichnete Zugorgan
bringt die Füll-Einrichtung zur Neufüllung zum Füllbunker zurück.
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Ein Vergleich der F i g. 6 und 7 verdeutlicht den mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren erzielbaren Fortschritt.
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Die F i g. 6a zeigt in schematischer Vereinfachung eine Draufsicht
auf einen Formkörper, der nach dem herkömmlichen Verfahren der »linearen Abstreif«-Füllung
hergestellt wurde. Die Richtung, in der der Füllschuh zurückgefahren wurde, ist
durch einen nach rechts zeigenden Pfeil angedeutet. Bei der Rückkehr-Bewegung wird
in der Form nach einer zur Schieberichtung senkrechten Kante etwas von dem eingefüllten
Pulver wieder mitgenommen und vor einer zur Schieberichtung senkrechten Kante wieder
angehäuft.
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Der durch diesen Sachverhalt hervorgerufene »Füll-Schatten-Effekt«
ist in F i g. 6a durch unterschiedliche Schraffierung in der Abstreifrichtung dargestellt.
Die verschiedenen Schraffur-Bereiche sind mit 75, 76 und 77 bezeichnet, wobei 75
die »Mitnahme«-Bereiche und 77 die »Anhäufungs«-Bereiche sind. Die Folgen dieser
unterschiedlichen Füllung machen sich als vom Umfangswinkel abhängige, unterschiedliche
Dicke und Parallelität bemerkbar. Während in dem Radialschnitt C-C senkrecht zur
Richtung der Füllschuh-Bewegung die geringsten Dicken-Unterschiede über den Durchmesser
auftreten, sind sie bei dem Radialschnitt B-B in der Bewegungsrichtung am größten,
wie aus den F i g. 6b und 6c zu ersehen. Um den Fehler abzustellen, ist Nacharbeit
notwendig und Materialverlust in Kauf zu nehmen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die in der Form beim Füllvorgang
angehäufte, die Öffnungsfläche der Form überragende Pulvermenge im wesentlichen
radial verschoben werden. Dies ist in F i g. 7a durch eine sich radial erstreckende
Schraffierung angedeutet. Vorrichtungen, mit denen eine derartige Verschiebung erreicht
werden kann, und die sich in Pfeilrichtung bewegen, sind in den F i g. 2, 3 bzw.
4, 5 dargestellt und im Vorhergehenden beschrieben. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise
ergeben sich in Radialschnitten nach allen Richtungen, von denen zwei in zueinander
senkrechten Richtungen gezeichnet sind, praktisch keine Dicken- und Parallelitätsunterschiede,
so daß Kosten und Materialverluste verursachende Nacharbeit vermieden werden und
mit viel engeren Toleranzen gefertigt werden kann.